UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS        (Universidad del Perú, Decana de América) FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA...
ASESORDr. NELSON JUVENAL TAPIA HUANAMBALProfesor Principal del Departamento Académico de                   Fisicoquímica  ...
MIEMBROS DEL JURADO:Presidente: Dr. JUAN ARROYO CUYUBAMBAMiembro: Mg. HÉCTOR GÓMEZ RAMIREZ
MIS AGRADECIMIENTOS:           a Dios por la vida,   a mis padres por el amor y ejemplo,a mi asesor por su apoyo y conocim...
ÍNDICE DE CONTENIDOSI.     RESUMEN                                          1II.    INTRODUCCIÓN                          ...
V.     PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL                  35       Materiales, Reactivos y Equipos.            35       Parte exp...
I. RESUMENEn el presente trabajo se ha investigado la biosorción de Cu (II) por lasbiomasas pretratadas de cáscara de citr...
II. SUMMARYIn the present work we had studied the biosorption of Cu (II) by treatedbiomasses of citrus sinensis (orange) s...
II.- INTRODUCCION2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEn los últimos años la constante y creciente actividad minera en el Perú n...
el oxido cuproso es base de pinturas. Además al formar aleaciones con otrosmetales pesados su aplicación también es extens...
yacimientos importantes aún no explotados como la Granja, Coroccohayco yBerenguela. 9,10Como hemos visto el Perú es un paí...
biodegrabilidad, su alta toxicidad a bajas concentraciones y su capacidad paraacumularse en diferentes organismos. 11, 12L...
Cuadro 1. Resumen de procesos fisicoquímicos para remover metales pesados.13PROCESOS                   DESCRIPCION        ...
III. OBJETIVOS  •   Estudiar la transformación de las biomasas: cáscara de citrus sinensis      (naranja) citrus limonium,...
IV. FUNDAMENTO TEÓRICO4.1. LAS PECTINAS4.1.1. Procedencia de las pectinasLa pectina se compone         de cadenas largas d...
presencia de la pectina como la sal de calcio o de magnesio o porque estacombinada con celulosa o algún otro polisacárido ...
Esquema. 01. Estructura de la pectinaDe acuerdo a su estructura la pectina es un polisacárido que posee propiedadácida.Una...
Pectinas de plantas más jóvenes dan por hidrólisis una alta proporción de D-galactosa y L-arabinosa mientras que materiale...
Ácido pectínico: Ácidos galacturónicos coloidales con una cantidad de       grupos metílicos considerable.       Pectinato...
Las pectinas secas y purificadas son de color claro y solubles en agua   caliente de un dos a tres por ciento.   Viscosida...
Según que la pectina o más correctamente, el ácido pectínico tenga unaproporción elevada de metoxilos (mayor al ocho por c...
La medición del grado de esterificación de la pectina obtenida, puede      ser determinada por el contenido de metoxilos o...
b) Mezcla para jaleas, se ha demostrado que la pectina de peso de   combinación de 210 - 410 forma jaleas uniformes para p...
4.2. PROCESO DE BIOSORCIÓNEl término “biosorción”, se utiliza para referirse a la captación de iones demetales por     una...
Esquema 4. Bioadsorción de metales pesadosLa remoción y recuperación de metales pesados de efluentes líquidos por elmecani...
Algunos de estos tipos de biomasa que adsorben metales en cantidadeselevadas, sirven como base para los procesos de biosor...
Levaduras: Se ha utilizado la biomasa de levadura Saccharomyces cerevisaeen la bioadsorción de iones metálicos como el Cu+...
Cuadro 5. Ejemplos de biosorción de metales en distintos Biosorbentes                                             Máxima  ...
Limón                                  Naranja                   Nopal        Esquema 3. Biomasas tratadas
4.2.2. EL EQUILIBRIO EN LOS PROCESOS DE BIOSORCIÓNEl caso del proceso biosorción que se considera aquí es aquel en el cual...
Isoterma de adsorciónComo el proceso de adsorción es exotérmico, entonces es necesario mantenerdurante todo el proceso la ...
Para explicar este proceso de biosorción se ha propuesto el siguiente   modelo:   El modelo se basa en dos pasos básicos: ...
La forma lineal de la ecuación de Langmuir es:                                 =     −                           (2)Tambié...
Otras isotermas de adsorciónBrunauer-Emmett-Teller (BET) (1938)                               =                           ...
Combinando las ecuaciones (6) con (7) tenemos:                            [       ]= [ ] [ ]                   (8)        ...
Isotermas experimentales de adsorciónPara obtener una isoterma de adsorción de un solo componente es necesarioponer en con...
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4.5.1. Método de Análisis     Técnica de absorción Atómica      La espectroscopia de Absorción Atómica (AA) es una técnica...
Análisis de Cobre (II)Cobre Total por Espectrofotometría e Absorción Atómica a la llama.La concentración de cada muestra d...
V.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL5.1. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS      Material de Origen Biológico  Se utilizó tres biom...
Material de Laboratorio•   Baguetas de Vidrio.•   Embudos de vidrio de vástago largo.•   Fiolas de 50, 100, 200, 500, 1000...
Equipos•   Agitador magnético CAT    Tipo: MG.1 540 W    SN : 125592    1400 RPM•   Agitador “Orbit Shaker”    Modelo N° 3...
5.2. PARTE EXPERIMENTAL5.2.1. Preparación de la Biomasa    Las biomasas se cortaron en     pequeños trozos y se lavaron va...
5.2.4. Efecto del pH en la Bioadsorción de Cu (II)     La determinación del pH óptimo para la bioadsorción de Cu (II) por ...
VI.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS  Efecto del pH en la Bioadsorción de Cu (II)     Los resultados de la determinac...
Tabla N° 3: Evaluación de la capacidad de biosorción de la                          Biomasa tratada de “opuntia ficus”pH  ...
60          50          40q(mg/g)   30          20          10           0               0       1       2       3        ...
50                  45                  40                  35                  30        q(mg/g)   25                  20...
Evaluación de la Capacidad de BioadsorciónLos resultados de las pruebas de equilibrio a diferentes concentraciones desoluc...
Tabla N° 6: Evaluación de la capacidad de bioadsorción de Cu (II) la biomasa                                      tratada ...
45          40          35          30q(mg/g)          25          20          15          10           5           0     ...
El proceso de linearización del equilibrio se muestra en el anexo 2 el cual nospermite hallar las constantes para los mode...
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VII.- CONCLUSIONES     El estudio indica que las cáscaras de citrus sinensis (naranja), citrus     limonium (limón) y opun...
VIII.- RECOMENDACIONES     Preparar la solución estándar de Cobre con gran exactitud.     Preservar las soluciones de cobr...
IX. BIBLIOGRAFÍA(1)    Tapia H.; Maldonado G.; “Bioremediación de metales tóxicos en       efluentes          mineros apli...
(11)   Chamy. M.; “Tratamiento de Residuos Líquidos y Sólidos”. Avances en       Biotecnología Ambiental. Chile. 2003.(12)...
(20)   S. M. Lee and Allen P. Davis; Removal of Cu (II) and Cd (II) from       aqueous      solution by seafood processing...
(30)   Choy L. Planta para producción de pectina. Tesis para obtener el grado       de Titulo Ingeniero Químico. Lima: UNM...
(39)   I. A. H. Schneider and Jorge Rubio. Sorption of Heavy Metals Ions by the       NonLiving Biomass of Freshwater Macr...
(49)   Hang A., Smidsrod O. Selectivity of Some Anionic Polymers for Divalent       Metal Ions. Acta Chem. Scand. 1970, 24...
X. APÉNDICE
Anexo 1                         PROCESO DE LINEARIZACIÓNLos parámetros de equilibrio se muestran en las tablas N° 4 al 6 p...
Tabla N° 2: Proceso de linearización ,                                       LANGMUIR              Ecuación de la         ...
Tabla N° 4: Proceso de linearización                                    LANGMUIR             Ecuación de la               ...
Tabla N° 4: Proceso de linearización                                                LANGMUIR                            Ec...
1.6                 1.4                 1.2                   1      log(q)                 0.8                 0.6       ...
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1.8                 1.6                 1.4                 1.2      log(q)                   1                 0.8       ...
Anexo 2      Capacidad máxima de biosorción de Cu (II) reportado por algunos                                     biosorben...
Anexo 3                     Análisis de Cobre (II) en las muestras.La concentración de Cu (II) en las muestras se determin...
Determinación de la concentración de las muestras:De la tabla 1 (anexo 1), se tiene Co = 19,200 ppm, el cuál fue determina...
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Biosorcion de cobre (ii) por biomasa pretratada de cascara de naranja

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América) FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA Escuela Académico Profesional de Química BIOSORCIÓN DE COBRE (II) POR BIOMASAPRETRATADA DE CÁSCARA DE CITRUS SINENSIS(NARANJA), CITRUS LIMONIUM (LIMÓN) Y OPUNTIA FICUS (PALMETA DE NOPAL) TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: QUIMICO Presentado por: Bachiller CLAUDIA CECILIA VILLANUEVA HUERTA LIMA – PERÚ 2007
  2. 2. ASESORDr. NELSON JUVENAL TAPIA HUANAMBALProfesor Principal del Departamento Académico de Fisicoquímica Universidad Nacional Mayor de San Marcos
  3. 3. MIEMBROS DEL JURADO:Presidente: Dr. JUAN ARROYO CUYUBAMBAMiembro: Mg. HÉCTOR GÓMEZ RAMIREZ
  4. 4. MIS AGRADECIMIENTOS: a Dios por la vida, a mis padres por el amor y ejemplo,a mi asesor por su apoyo y conocimientos.
  5. 5. ÍNDICE DE CONTENIDOSI. RESUMEN 1II. INTRODUCCIÓN 3 Planteamiento del Problema 3 Antecedentes 5III. OBJETIVOS 8IV. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 9 Las Pectinas 9 Procedencia de las Pectinas 9 Estructura Química y Nomenclatura 10 de las Pectinas Propiedades Fisicoquímicas de las Pectinas 13 Geles de Pectina 14 Aplicación de Pectinas 16 Proceso de Biosorción 18 Mecanismo de Adsorción de Cu (II) por el 25 pectinato de calcio. Métodos Teóricos para el tratamiento de datos 26 experimentales en el proceso de biosorción. Procesamiento Estadístico de los Resultados. 30
  6. 6. V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 35 Materiales, Reactivos y Equipos. 35 Parte experimental 38 Preparación de la Biomasa 38 Desmetoxilación de la Biomasa 38 Entrecruzamiento de la Biomasa 38 Efecto del pH de la Biosorción de Cu (II) 39 Proceso de Biosorción 39VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 40VII. CONCLUSIONES 49VIII. RECOMENDACIONES 50IX. BIBLIOGRAFÍA 51X. APÉNDICE 52
  7. 7. I. RESUMENEn el presente trabajo se ha investigado la biosorción de Cu (II) por lasbiomasas pretratadas de cáscara de citrus sinensis (naranja), citrus limonium,(limón) y opuntia ficus (palmeta de nopal). Las biomasas fueron tratadas concloruro de calcio, el cual les da una mayor estabilidad mecánica al materialbioadsorbente.Los experimentos sobre el efecto del pH en el proceso de biosorción de Cu (II)por los materiales biosorbentes mostraron que el rango óptimo de pH seencuentra entre 4,5 - 5,0. Los datos experimentales obtenidos se procesaronusando las ecuaciones adsorción de Langmuir y Freundlich. La máximacapacidad de biosorción de Cu (II) por las biomasas fueron: 36,1011 mg/g parala cáscara de citrus sinensis; 47,0436 mg/g para cáscara de citrus limonium y44,2567 mg/g para el opuntia ficus.
  8. 8. II. SUMMARYIn the present work we had studied the biosorption of Cu (II) by treatedbiomasses of citrus sinensis (orange) shells, citrus limonium (limón) andopuntia ficus (palmeta de nopal). The biomasses were treated with CaCl2,that which allows improving the mechanical stability of the biomasses. Theoptimum pH for the process of biosorción of Cu (II) for the treatedbiomasses was among 4,5-5,0.The results experimental data were processed according theequations of Langmuir and Freundlinch. The maximum capacities ofadsorption (qmáx) of the treated biomasses were: shell of citrus sinensis 36,1011 mg/g, citrus limonium 47, 0436 mg/g and citrus limonium 44, 2567mg/g.Key Words: Cu (II), biosorption, orange shells, lemon shells, nopal.
  9. 9. II.- INTRODUCCION2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEn los últimos años la constante y creciente actividad minera en el Perú no sóloha generado el importante beneficio de divisas y el desarrollo tecnológico deesta actividad productiva, sino también ha producido la contaminación de losrecursos hídricos a donde se derivan sus relaves.1La necesidad de reducir la concentración de los iones de metales pesados,presentes en los efluentes industriales, por debajo de los niveles exigidos por lalegislación Internacional sobre la conservación del medio ambiente haconducido al desarrollo de las diversas técnicas de separación tales como: lacoagulación, precipitación diferencial, intercambio iónico, extracción consolventes, flotación y biosorción.2Entre estas técnicas disponibles hoy en día, la biosorción ha demostrado sereficiente y ventajosa debido a que no se generan residuos tóxicos, el materialbiosorbente se puede regenerar varias veces, la remoción de los iones demetales pesados se realiza a bajas concentraciones y además los materialesutilizados como biosorbentes se encuentran en abundancia en la naturaleza yno son caros.3El cobre (II) es uno de los metales pesados muy importante, porque desde lasantiguas civilizaciones hasta nuestros días ha venido adaptándose a losdiversos usos y necesidades del desarrollo de nuestra civilización. Susreconocidas características físicas de conductividad térmica y eléctrica,maleabilidad, ductibilidad y durabilidad, le han permitido mantener una posiciónprivilegiada en mercados cada vez más competitivos.4 El cobre se utiliza en laindustria de comunicaciones y manufacturera, en cables y alambres eléctricos;en forma de oxido de cobre se emplea como pigmento en la fabricación depinturas y en la artesanía; el sulfato de cobre es usado en la agricultura,minería y medicina; el oxicloruro de cobre es empleado como desinfectante, y
  10. 10. el oxido cuproso es base de pinturas. Además al formar aleaciones con otrosmetales pesados su aplicación también es extensa.5Se sabe que el cobre juega un papel esencial para numerosos procesosbiológicos, siendo un cofactor o grupo prostético de numerosas enzimas éinfluye sobre la expresión de muchos genes. Contribuye a la formación deglóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistemainmunológico y huesos.6Su deficiencia produce diferentes efectos entre los que figuran anormalidadesesqueléticas, anemia, neutropenia, desmineralización, hemorragiassubperiósteas, despigmentación de la piel y de los cabellos y formacióndefectuosa de la elastina, entre otros. Pero a si como su deficiencia produceefectos, el exceso de cobre también produce diversos efectos entre ello:cirrosis hepática, formación anormal de células sanguíneas, y la enfermedad deWilson (degeneración hepatolenticular). 7,8El Perú es un país con inmensas riquezas mineras. Las reservas probadas yprobables de minerales son variadas y extensas, incluyendo 570 millones detoneladas de reservas de fosfatos (el segundo lugar en el mundo), 850 millonesde onzas de plata y 10 millones de toneladas de zinc; estas reservas aseguranal país un lugar destacado durante muchos años entre los principales paísesmineros del mundo. Además de ser uno de los mayores productores de losmetales básicos, Perú posee una de las más importantes concentraciones dedepósitos minerales de distintos tipos. La continua producción de acero,molibdeno, tungsteno, cadmio, bismuto, oro y otros (antimonio, telurio yselenio) muestran la amplia variedad de minerales del inventario nacional.Perú es el segundo productor de cobre iberoamericano, sólo después de Chileque es el gran productor mundial de este mineral, las reservas totales de cobrese estiman en más de 27 millones de toneladas de contenido fino de reservasprobadas y más de 74 millones de toneladas en reservas probables. Losprincipales yacimientos de cobre actualmente en explotación se encuentran enel sur del país, Toquepala, Cuajone y Cerro Verde, existiendo además otros
  11. 11. yacimientos importantes aún no explotados como la Granja, Coroccohayco yBerenguela. 9,10Como hemos visto el Perú es un país que se dedica a la minería y por ello estambién responsable de la emanación de diferentes metales tóxicos entre losque se encuentra el Cobre, por ello es necesario el desarrollo de nuevastecnologías para la detoxificación, pero también para la recuperación demetales.Dentro de este contexto, la presente investigación se ha usado la técnica debiosorción para la remoción de iones de Cu (II) a partir de soluciones diluidas.Las biomasas tratadas para l remoción de Cu (II) a partir de soluciones fueron:cáscaras de naranja, limón y nopal; las cuales contienen pectina (biopolímero)en su composición.La abundancia de estas biomasas en nuestra naturaleza es difícilmenteestimada, generalmente éstas, son desechadas después de haber extraído sujugo, sin tener en cuenta que puede representar una materia biológica muyeficaz para ayudar a descontaminar el medio ambiente; ya que destacan por sugran capacidad de biosorción de iones de metales pesados.2.2. ANTECEDENTESLa creciente preocupación por la contaminación ambiental, ha dado comoresultado un aumento en la investigación y el desarrollo de tecnologíassustentables, así como un normatividad cada vez más estricta. Comoresultado, la introducción de tecnologías limpias en los procesos industriales halogrado disminuir las descargas de sustancias contaminantes al medioambiente. A pesar de todo, en la mayoría de empresas todavía se generanaguas residuales con concentraciones bajas de sustancias contaminantes.Dentro de los efluentes líquidos industriales, uno de los contaminantes queafectan más al medio ambiente es el de los metales pesados. Estos estánconsiderados como uno de los grupos más peligrosos debido a su
  12. 12. biodegrabilidad, su alta toxicidad a bajas concentraciones y su capacidad paraacumularse en diferentes organismos. 11, 12La Agencia para la Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), definecomo elementos peligrosos al berilio, mercurio, Cd, Pb, Cr, Cu, Mn, Ni, Zn, Coy Sn. 13Actualmente, se están desarrollando nuevas tecnologías para la eliminación demetales pesados con la finalidad de desarrollar nuevos sistemas de tratamientoque puedan reemplazar de una manera eficiente a los métodos de tratamientoconvencionales tal como se muestra en el cuadro 1.13, 14Diversos autores rescatan la importancia actual de la biosorción, proceso deeliminación de metales tóxicos y recuperación de los mismos, haciendo uso devarios materiales de origen biológico ya que poseen una alta capacidad debiosorción de metales pesados (algas, crustáceos, cáscaras, etc.). 15,23En el 2006 la producción de cítricos en el Perú habría alcanzado las 722 miltoneladas métricas (TM), logrando un crecimiento de 5,4% respecto al 2005.La mayor oferta de citrus sinensis (naranja) se debió al aumento de las áreassembradas y al mayor rendimiento de los campos de cultivo en Lima e Ica,mientras que el incremento de la producción de citrus limonium (limón) se diocomo resultado del aumento en las cosechas en Piura. La exportación decítricos el año 2006 habría crecido en 18,7%, alcanzando un nivel de ventasde 35 millones de dólares. 24
  13. 13. Cuadro 1. Resumen de procesos fisicoquímicos para remover metales pesados.13PROCESOS DESCRIPCION COMENTARIOS A veces no es efectivo. Susceptible para suspender sólidos y aceites. Las especies son removidasCarbón Problemas para usarse y regenerar principalmente por unaActivado el carbón gastado. adsorción tipo hidrofóbica. Adsorbe muchas especies inorgánicas como As, Cr, Ag, Co, Sn, Zr, B, etc. Los iones se remueven debido alIntercambio Alto Capital y costos de operación. intercambio con los iones de la resinaIónico Tecnología muy bien establecida. que son menos peligrosos. Extracción de iones metálicos deExtracción con soluciones acuosas con agentes Alto capital y costos de operación.solventes quelantes en solventes no polares. Alto capital y costos de operación. Eliminación de metales pesados y Preparación de membranasMicro/nano/ultr otros contaminantes por permeación extenso: sólidos, microorganismos,a filtración a través de membranas. grasas, etc. Alto capital y costos de operación. Es necesario un pretratamiento para evitar problemas de unionesOsmosis Eliminación de iones metálicos por químicas, “fouling”, “plugging”.Inversa permeación a través de membranas. Preparación de membranas extenso: sólidos, microorganismos, grasas, etc. Tecnología de bajo costo. Adsorción y absorción de metales Aplicable a las últimas etapas.Biosorción pesados por biomasas de organismos Tecnología no completamente vivos o muertos. establecida. Tecnología de bajo costo. Burbujas de gas atrapan a partículas Aplicable a solucionesFlotación sólidas o agregados que tengan concentradas y diluidas de metales no- contaminantes. Nuevos equipos de efluentes.convencional permiten que grandes fluidos sean Es cinéticamente un proceso tratados. rápido. Bases muy bien establecidas.
  14. 14. III. OBJETIVOS • Estudiar la transformación de las biomasas: cáscara de citrus sinensis (naranja) citrus limonium, (limón) y opuntia ficus (palmeta de nopal) en biosorbentes a través de los procesos de desmetoxilación y entrecruzamiento. • Investigación de la Influencia del pH en la biosorción de iones de Cu (II) a partir de soluciones diluidas por las biomasas tratadas. • Estudio de la biosorción de iones de Cu (II) a partir de soluciones diluidas. • Evaluación de la máxima capacidad de biosorción de iones de Cu (II) a partir de soluciones diluidas por cada biomasa tratada con ayuda de los modelos adsorción de Langmuir y Freundlich.
  15. 15. IV. FUNDAMENTO TEÓRICO4.1. LAS PECTINAS4.1.1. Procedencia de las pectinasLa pectina se compone de cadenas largas de residuos parcialmenteesterificados de ácido galacturónico, interrumpidos ocasionalmente pormonómeros de rammosa. La galactosa, arabinosa, xilosa, glucosa formancadenas intermitentes laterales en base del ácido poligalacturónico quegeneralmente no son representados en la estructura química.25Las pectinas se localizan en la mayoría de los tejidos de plantas y en frutosinmaduros la porción mayor de material péctico está presente en una formainsoluble en agua comúnmente conocida como una Protopectina, la que esabundante en los estratos celulares y paredes de células.26En general las sustancias pécticas están en cantidades relativamente altasformando la parte comestible de las plantas, especialmente en la piel de frutoscarnosos, particularmente en el albedo de los cítricos.26Durante la maduración de la fruta la protopectina insoluble es gradualmentetransformada en una forma más soluble en agua. Este cambio de laprotopectina insoluble a pectina soluble trae como consecuencia cambios detextura que acompañan a la maduración. Sigue un periodo durante el cual lacantidad de ambos tipos de sustancias pécticas permanecen constantes y demanera eventual todas las sustancias pécticas disminuyen y la consistencia sevuelve harinosa. 27Las sustancias pécticas están presentes en los jugos de los frutos comopectina soluble y como pectina insoluble en las partes verdes de las plantas,en frutas y en las raíces; esta insolubilidad es aparentemente debida a la
  16. 16. presencia de la pectina como la sal de calcio o de magnesio o porque estacombinada con celulosa o algún otro polisacárido insoluble de alto pesomolecular. 28El contenido de sustancias pécticas varia con la fuente, variedad, grado demadurez, condiciones climáticas e incluso según las diferentes partes de lamisma planta. 29 Cuadro 2. Contenido de sustancias pécticas en vegetales conocidos (g/100g materia fresca) Producto Contenido de pectina Limón Marc 2.5 – 4.0 Naranja Marc 3.5 – 5.5 Manzana Marc 1.5 – 2.5 Toronja cáscara 3.90 Papaya 1.20 Grosellas 1.52 Albaricoque 0.99 Peras 0.60 Fresas 0.68 Cereza 0.16 *Marc: residuos de procesamiento de frutos Fuente: Choy L..304.1.2. Estructura Química y Nomenclatura de las pectinasLas sustancias pécticas son polímeros lineales de ácido galacturónico, quecontienen en su estructura un número grande de grupos carboxilo esterificadospor radicales metilo. 31
  17. 17. Esquema. 01. Estructura de la pectinaDe acuerdo a su estructura la pectina es un polisacárido que posee propiedadácida.Una terminología correcta exigiría que se llamase únicamente pectina a lascadenas poligalacturónicas metiladas al 100% y ácidos pectínicos a los quetuviesen una menor proporción de grupos metoxilos al 100 por ciento; eltérmino ácidos pécticos designan ácidos poligalacturónicos exentos demetoxilos.Sin embargo en la práctica se emplea el término pectinas tanto para los ácidospectínicos como para las pectinas propiamente dichas, que se logran solo enel laboratorio.31La proporción de metilación se expresa con el contenido de metoxilos (-OCH3),resultante de la determinación analítica, la metilación total corresponde a uncontenido del 16,3%, mientras que las pectinas se extraen de diferentes frutospresentan contenidos comprendidos entre 10 a 12. 27La longitud de la cadena es variable y puede incluir desde algunas unidades avarios centenares de ácido galacturónico, este representa un peso molecular 31que va de 1000 a 100,000 umas. Una pectina extraída se compone demoléculas de longitud variable, pero en general poco dispares.Todas las pectinas al hidrolizarse se obtienen en varias proporciones, D- 27galactosa y ácido D-galacturónico y alcohol metílico.
  18. 18. Pectinas de plantas más jóvenes dan por hidrólisis una alta proporción de D-galactosa y L-arabinosa mientras que materiales pécticos de fuentes másmaduras producen una alta proporción de ácido D-galacturónico. 27La presencia de grupos acetil en pectinas de varias fuentes ha sido reportadapor muchos investigadores. 32 Cuadro 3. Contenido de acetil de diversas pectinas. Fuente de pectina Porcentaje de acetil Frambuesa 0.25 Cítricos 0.23 Cerezas 0.18 Albaricoque 1.36 Fresa 1.47 Remolacha 2.50 Fuente: Nelson F. 32La nomenclatura de las sustancias pécticas fue estandarizada por la SociedadAmericana de Química. 31 Sustancias pécticas: Grupos complejos de carbohidratos coloidales presentes en preparados de plantas, conteniendo una gran proporción de ácido anhidro galacturónico. Protopectina: Sustancia insoluble en agua, precursora de las sustancias pécticas. Ácidos pécticos: Ácidos galacturónicos es su mayor parte libres de grupos ester metílicos, Pectatos: Sales ácidas o neutras de ácidos pécticos.
  19. 19. Ácido pectínico: Ácidos galacturónicos coloidales con una cantidad de grupos metílicos considerable. Pectinatos: Sales ácidas o neutras pectínicos. Pectina: Es el término más asociado con el producto del comercio, término general para designar los ácidos pectínicos y los Pectinatos capaces de formar geles con azúcar y ácido.4.1.3. Propiedades Fisicoquímicas de las pectinasLas propiedades más importantes de las sustancias pécticas desde el punto devista de su utilidad industrial son: Hidratación La protopectina y los ácidos pécticos tienes una limitada habilidad para hidratarse en el agua. El grado de hidratación depende de la estructura de la red, el peso molecular, grado de esterificación y de la presencia de sales en el medio. 31 La hidratación de las sustancias pécticas se incrementa con el aumento del peso molecular y el grado de esterificación. 31 Solubilidad Esta característica de la pectina se encuentra íntimamente relacionada con la capacidad de hinchamiento de los coloides hidrofílicos. Para que una pectina muestre su poder de gelificación, debe estar completamente disuelta. La capacidad de solubilidad y de poder de formar geles puede ser limitada por el tamaño del gránulo de la pectina, longitud de la cadena y grado de esterificación. 33
  20. 20. Las pectinas secas y purificadas son de color claro y solubles en agua caliente de un dos a tres por ciento. Viscosidad Las soluciones de sustancias pécticas pueden poseer una alta viscosidad, que muchas veces es importante para el comportamiento de infinidad de productos alimenticios y farmacéuticos. La viscosidad es dependiente del peso molecular, grado de 33 esterificación, presencia de electrolitos y del pH. La determinación de la viscosidad de las sustancias pécticas puede ser usada para determinar el peso molecular. El calcio y otros iones polivalentes aumentan la viscosidad de las soluciones de pectina. 33 Una sustancia péctica en solución es susceptible a la degradación irreversible como la pérdida de viscosidad y disminución del poder gelificante. 304.1.4. Geles de Pectina La propiedad más importante de las pectinas es su aptitud para formar geles, las características del gel dependen esencialmente de dos factores: longitud de la molécula péctica y su grado de metilación.(33,34) Para un mismo contenido de pectina del gel final, la longitud de la molécula condiciona su rigidez o firmeza. Por debajo de una cierta longitud molecular, una pectina no da geles, cualquiera que sea la dosis empleada y las restantes condiciones del medio. 33,34 En cuanto al grado de metilación, contribuye por un lado a regular la velocidad de gelificación, por otro lado también es responsable de algunas propiedades organolépticas de los geles pectina-azúcar-ácido, que forman las pectinas de alto contenido en metoxilos. 33,34
  21. 21. Según que la pectina o más correctamente, el ácido pectínico tenga unaproporción elevada de metoxilos (mayor al ocho por ciento), sondiferentes los factores que intervienen y el modo de enlazarse lasmoléculas. 33Cuando la pectina tiene una proporción elevada de metoxilos, el gradode hidratación se reduce mediante la adición de azúcar y la disminuciónde cargas eléctricas se consigue con la adición de ácido, el enlace deunas moléculas pécticas a otras queda básicamente asegurado poruniones puente de hidrógeno25,33, estos son enlaces débiles y los gelespécticos de este tipo se caracterizan por su plasticidad, lo que induce apensar que se debe a la movilidad de una molécula con relación a otras.Cuando la proporción de metoxilos es alta y por lo tanto los gruposcarboxilos (-COO)- disponibles elevado, los enlaces que se establecenentre las moléculas son enlaces iónicos asegurados por cationesdivalentes especialmente Ca+2, siempre que la longitud de la moléculasea suficiente, se puede asegurar la gelificación con cantidades decalcio inferiores al 0,1%, aún en ausencia de azúcar y ácido. 34Esquema 2: Mecanismo de gelificación de pectinas de bajo metoxilo.
  22. 22. La medición del grado de esterificación de la pectina obtenida, puede ser determinada por el contenido de metoxilos o por el grado de esterificación que representa el número de grupos carboxil 34 esterificados. A bajas concentraciones de pectina de 0.125 a 0.25% no se forma gel, sino con 60% del azúcar. La formación del gel depende de la cantidad de ácido, más no de su calidad. El cuadro 4 muestra la relación entre el grado de esterificación y la rapidez en que se forma el gel de una pectina. Cuadro 4. Relación entre el grado de esterificación y el tiempo de gelificación. %Esterificación Tipo de Gelificación 80 – 82 Ultra rápida 74 – 76 Rápida 68 – 72 Mediana 60 – 65 Lenta Fuente: Doesburg J. 264.1. 5. Aplicación de pectinasLa pectina tiene un gran número de aplicaciones entre las que sehallan25,31, 32, 34: a) En gran cantidad se emplea la pectina de alto metoxilo en la industria alimentaría como espesante de numerosos dulces, postres y helados, la pectina de bajo metoxilo resulta ser la mejor en la preparación de alimentos dietéticos ya que no requiere de azúcar o ácido, la gelificación se lleva a cabo por adición de calcio o algún catión polivalente, puede agregarse azúcar o ácido sólo para mejorar el sabor.
  23. 23. b) Mezcla para jaleas, se ha demostrado que la pectina de peso de combinación de 210 - 410 forma jaleas uniformes para productos derivados de los lácteos, con o sin azúcar, pueden prepararse polvos que contengan pectinas para preparar postres como budines, rellenos de pasteles, helados, etc.c) En la fabricación de quesos, la presencia de un dos por ciento de pectina mejora el queso y evita que se deseque.d) Como agente emulsionante, las emulsiones que tiene pectina son finas y viscosas, estabiliza a las emulsiones directas aceite / agua.e) Fabricación de caramelos, los caramelos de gomas son en realidad jaleas en base a pectina con sabor a frutas y porcentaje de sólidos solubles de más de 80 por ciento, el producto final posee una gran resistencia, razón por la cual es masticable.f) Aplicaciones en medicina y farmacia, los pectatos de calcio y niquel tienen acción bactericida.g) En la diabetes, usando 2,5 a 3,5 por ciento de pectina junto a la insulina, se obtiene soluciones estables y produce efecto prolongado de la insulina, la insulina se absorbe lentamente debido al aumento de la viscosidad.h) Produce una inhibición del crecimiento de las bacterias de la disentería, se debe quizás a la disminución del pH en el tubo intestinal. Se ha demostrado que también es un buen aglutinante de la sangre, por lo que se usa el tratamiento de hemorragias intestinales.i) El ácido galacturónico, el principal constituyente de la molécula péctica es necesario en la dieta para que se lleve a cabo una normal digestión.
  24. 24. 4.2. PROCESO DE BIOSORCIÓNEl término “biosorción”, se utiliza para referirse a la captación de iones demetales por una biomasa viva o muerta, a través de mecanismosfisicoquímicos como la adsorción o el intercambio iónico. Cuando se utilizabiomasa viva, los mecanismos metabólicos de captación también puedencontribuir en el proceso de biosorción.35Como los metales pesados pueden llegar a tener efectos letales en la biomasaviva, ésta tiene la capacidad de poner en funcionamiento ciertos mecanismospara contrarrestar los efectos tóxicos de los metales. Los dos mecanismosdiferenciados para la captación de los metales pesados por parte de la biomasason: Bioacumulación. Basada en la absorción de las especies metálicas mediante los mecanismos de acumulación en la parte interna de las células de biomasas vivas (esquema 3). Esquema 3. Bioacumulación de metales pesados Bioadsorción. Basada en la adsorción de los iones por biomasa muerta tratada con sustancias químicas y sin tratar. El fenómeno puede ocurrir por intercambio iónico, precipitación, complejación y atracción electrostática (esquema 4).
  25. 25. Esquema 4. Bioadsorción de metales pesadosLa remoción y recuperación de metales pesados de efluentes líquidos por elmecanismo de biosorción ha sido mecionado en varias puiblicaciones utilizandodiferentes combinaciones de metales y biosorbentes. Sus ventajas másevidentes en comparación con los métodos tradicionales son: Uso de materiales renovables que pueden ser producidos a bajo costo. Alta capacidad para acumular iones metálicos de manera eficáz y rápida. Capacidad para tratar grandes volúmenes de agua contaminada debido a la rapídez del proceso. Alta selectividad en relación a metales específicos. Capacidad de captar varios metales pesados y mezclas de residuos. Gran reducción en el volumen de los residuos peligrosos producidos. Bajo capital invertido. Actúa bajo un amplio rango de condiciones fisicoquímicas incluyendo temperatura, pH y presencia de otros iones.En la última década, el potencial para la biosorción de metales por biomasa haquedado bien establecido.35 Por razones económicas, resultan de particularinterés los tipos de biomasa abundante, como los desechos generados porfermentaciones industriales de gran escala o de ciertas algas que enlazanmetales y se encuentran en grandes cantidades en el mar.
  26. 26. Algunos de estos tipos de biomasa que adsorben metales en cantidadeselevadas, sirven como base para los procesos de biosorción de metales,previendo su uso particularmente como medios muy competitivos para ladestoxificación de efluentes industriales que contienen metales.364.2.1 ALGUNOS BIOSORBENTES UTILIZADOS EN LA REMOCIÓN DE IONES DE METALES PESADOSAlgas: Las algas se utilizan como biosorbente de metales pesados debido aque su pared celular contiene un gran número de grupos funcionales,principalmente carboxílicos. Así pues la biosorción de metales depende portanto de la protonación o deprotonación de estos grupos carboxílicos, es decirhay una dependencia de la adsorción con el pH.En el caso de las algas pardas que contienen Alginatos en su pared celular seutilizan procesos de pretratamiento de la biomasa a fin de incrementar suestabilidad y limitar la lixiviación del alginato a la solución y el subsecuente 37bloqueo de las columnas empaquetadas con la biomasa. Para ello se trata labiomasa con Calcio a un pH adecuado.El decrecimiento de la solubilidad después del tratamiento con Calcio se debe aque hay reacciones de enlace que se llevan a cabo en las moléculas deAlginato y esto permite así la posterior biosorción de los metales de las 38soluciones.También se utilizan biomasas muertas de plantas de agua dulce para atrapariones metálicos (Macrofitas de agua dulce). El mecanismo de sorción paraestos biomateriales es el de Intercambio Iónico entre los iones metálicos y losintercambiadores fuertemente catiónicos presentes en la superficie de la planta.39
  27. 27. Levaduras: Se ha utilizado la biomasa de levadura Saccharomyces cerevisaeen la bioadsorción de iones metálicos como el Cu+2, Cd+2, Zn+2, así mismo la 40remoción de estos es afectada por el pH.Quitosano: El quitosano (poli-D-glucosamina) es un polímero natural quecontiene en su estructura un número muy grande del grupo amino, los cualesson útiles en la remoción de iones metálicos.El quitosano se prepara a partir de la quitina, la cual se encuentra en elesqueleto de los crustáceos, artrópodos, etc., por un proceso de N-deacetilación con hidróxido de sodio concentrado a elevada temperatura.Se ha experimentado la biosorción de Vanadio IV (cinética y equilibrio) enQuitosano, concluyéndose que el proceso de biosorción está influenciado por el 41pH, tamaño de partícula y la concentración del ión en la solución.La capacidad de biosorción de metales de los diferentes biosorbentes fueevaluada según los modelos de adsorción de Langmuir y Freundlich.El Cuadro 5 se muestra la capacidad de biosorción de diferentes biomasas. Delcuadro se deduce que la mayoría de trabajos se han llevado a cabo usandoorganismos macroscópicos; esto se debe a que los contactos sólido-líquidorequieren que el biosorbente esté en forma granular y tenga una altaestabilidad mecánica. En cambio para que los microorganismos estén en esaforma se necesitaría un proceso de inmovilización usando diferentes sustanciasmacromoleculares que dan lugar a la formación de geles tales como sílica gel,alginato de calcio, agar, etc.; los costos de estos procesos son altos.
  28. 28. Cuadro 5. Ejemplos de biosorción de metales en distintos Biosorbentes Máxima Biosorbente Metal capacidad de Referencias biosorción Qmáx(mg/g)Bacteria Cu 9 (42)Bacillus subtillis U 85 (43)Levadura (biomasa no viva)Saccharomyces cerevisae Cd 9 (44)Fungi (biomasa no viva)Rhizopus arrhizus U 140 (45)Microalga (biomasa noviva) Pb 165 (42)Chorella vulgaris Au 100 (46)Macroalga (biomasa noviva) Cd 220 (47)Sargassum natansMacrofitas de agua dulceEichhorniaia crassipes Cu 23 (39)Potamogeton luces Cu 41 (39) Zn 32 (39)Residuos agrícolasCortezas(no modificadas) Cu 30 (48)Cortezas( modificadas) Cu 50 (48)
  29. 29. Limón Naranja Nopal Esquema 3. Biomasas tratadas
  30. 30. 4.2.2. EL EQUILIBRIO EN LOS PROCESOS DE BIOSORCIÓNEl caso del proceso biosorción que se considera aquí es aquel en el cual estánenvueltas la fase sólida (adsorbente) y la fase líquida (disolvente, generalmenteel agua) que contiene a las especies disueltas (adsorbatos, generalmente ionesde metales pesados).El adsorbente tiene una alta afinidad por los iones que se encuentran en elagua, por esta razón los iones fácilmente se unen a los gránulos deladsorbente por diferentes mecanismos. El proceso continua hasta que sealcanza el equilibrio entre los iones adsorbidos y los iones que se encuentranen la solución (que se caracteriza a través de la concentración final o deequilibrio Ceq). El grado de afinidad del adsorbente con los iones de la solucióndetermina la distribución de estos en la fase sólida y líquida.La cantidad de iones retenidos por el adsorbente se determina a través de laecuación: − = (1)Donde q representa la cantidad de iones, en mg, retenida por un gramo deadsorbente, V es el volumen de la solución que se ha tomada para realizar elproceso de biosorción, Co y Ceq son la concentración inicial y final (residual)respectivamente en mg/L y m es la masa del adsorbente en gramos.La magnitud q se puede expresar también en otras unidades, tales como: a) = = o b) = =
  31. 31. Isoterma de adsorciónComo el proceso de adsorción es exotérmico, entonces es necesario mantenerdurante todo el proceso la temperatura constante. La isoterma de adsorción seobtiene graficando la cantidad de sustancia retenida q versus la concentraciónfinal o de equilibrio Ceq, esta gráfica se muestra en la figura 1. q (mg/g) Concentración final Ceq (mg/L) Figura 1. Isoterma de adsorción4.3. Mecanismo de Adsorción de Cu (II) por el pectinato de calcio La remoción de Cobre (II) por el pectinato de Calcio se debe fundamentalmente a un proceso de Intercambio iónico entre el Ca(II) y los iones que están en la solución.49,50 De esta forma el Ca(II) inicialmente unido a la cadena poligulurónica es desplazado por el Cu(II) hasta alcanzar 2 las concentraciones de equilibrio en ambas fases. Este proceso de Intercambio Iónico Metal / Calcio se muestra en la siguiente ecuación: R2Ca + M2+ R2M + Ca+2 (i) Así mismo el pectato de Calcio demuestra tener una alta selectividad hacia el cobre aún en presencia de otros cationes.49,50
  32. 32. Para explicar este proceso de biosorción se ha propuesto el siguiente modelo: El modelo se basa en dos pasos básicos: Inicialmente, un rápido mecanismo de migración del ión Cu+2 metal hacia la superficie del bioadsorbente y en la segunda etapa, más lenta, la migración del ión Cu+2 hacia el sitio activo desplazando al ión Ca+2.4.4. Modelos Teóricos para el tratamiento de datos experimentales en elproceso de biosorción.La isoterma de adsorción q versus Ceq se puede expresar matemáticamente através de las ecuaciones de Langmuir y Freundlich.El modelo de Langmuir es: = (1) +Donde qmax es la cantidad máxima de adsorbato retenida por un gramo deadsorbente en las condiciones dadas, b es una constante que representa laafinidad entre el adsorbato con el adsorbente.
  33. 33. La forma lineal de la ecuación de Langmuir es: = − (2)También se puede utilizar: = + (3)La constante qmax en la ecuación de Langmuir se puede interpretar como lacantidad máxima de sitios activos para la adsorción, que son ocupadostotalmente cuando se alcanza la concentración de equilibrio Ceq.La ecuación de Langmuir no describe el mecanismo del proceso de adsorciónsolamente nos da una información sobre la capacidad de retención deladsorbente y refleja el equilibrio del proceso de adsorción.Para deducir la ecuación de Langmuir se tienen las hipótesis: a) Hay un número fijo de sitios para la adsorción b) Todos los sitios son similares (tienen la misma energía de adsorción) c) Solamente se examina la adsorción de una sola sustancia d) Una molécula del adsorbato reacciona con un solo sitio de adsorción e) No se considera la interacción entre las moléculas adsorbidas.Modelo de FreundlichLa ecuación de Freudlich es una ecuación empírica, que se expresa a travésde la relación: = (4)Donde k y n son constantes. Esta ecuación se puede aplicar para el caso deconcentraciones bajas o intermedias.
  34. 34. Otras isotermas de adsorciónBrunauer-Emmett-Teller (BET) (1938) = (5) − [+ − ]Donde CS es la constante de saturación del soluto, B es una constanterelacionada con la energía de interacción con la superficie, Q es el número demoles adsorbidos por la unidad de masa del adsorbente cuando se forma unamonocapa llena en la superficie.La constante de equilibrioLangmuir asumió que todos los sitios aptos para la adsorción del adsorbenteestán libres y por lo tanto pueden aceptar a los iones que se encuentran en lasolución. Por consiguiente la reacción que ocurre es: B+M BMDonde B representa a los sitios libres para la adsorción, M representa a losiones en la solución que no se han adsorbido y BM representa al complejoformado por el adsorbato y el adsorbente. Entonces la constante de equilibrioes: = [ ] (6) [ ][ ]Donde K representa la afinidad entre el adsorbente con el adsorbato. Elnúmero total de sitios será: [ ]= [ ]+ [ ] (7)
  35. 35. Combinando las ecuaciones (6) con (7) tenemos: [ ]= [ ] [ ] (8) + [ ]Donde [ ] también representa la cantidad de sustancia retenida por eladsorbente q, entonces: [ ]= [ ] [ ] (9) + [ ]Donde K representa del soluto M por el sitio de adsorción B. Otra forma de laecuación de Langmuir se obtiene dividiendo el numerador y denominador de laecuación (9) por K: = [ ][ ] (10) +[ ]Introduciendo la notación b = 1/K (entonces K = 1/b) en la ecuación (10)obtenemos: = [ ][ ] (11) +[ ]Donde b es una magnitud inversa a la afinidad y su significado físico sedetermina a través de la ecuación: = = [ ][ ] (12) [ ]
  36. 36. Isotermas experimentales de adsorciónPara obtener una isoterma de adsorción de un solo componente es necesarioponer en contacto la solución, que contiene al componente iónico, con eladsorbente en polvo o en gránulos durante un tiempo determinado. Durantetodo el proceso de adsorción hay que mantener constante el pH de la solucióny la temperatura. El tiempo óptimo del proceso de adsorción se determina através de la cinética del citado proceso, el cual se alcanza cuando en la curvacinética ya no se observa la variación de la concentración en el tiempo.4.5 PROCESAMIENTO ESTADÍSTICO DE LOS RESULTADOS El tratamiento estadístico de los resultados se realizó a través del análisis de regresión lineal por el método de mínimos cuadrados, el cual se basa en encontrar la mejor ecuación de la recta de un determinado número de datos correspondientes a un proceso. Los principios del método de los mínimos cuadrados son: La mejor recta es aquella en que la suma de los cuadrados de las diferencias entre los valores verdaderos y estimados es mínima. La mejor recta es aquella que pasa por el baricentro o centro de gravedad de los datos. De los principios se deduce que la recta de regresión es: Λ ( − )( − ) =( − )+ ; donde: = ( − ) Donde, ( ) i = 1,2,…n representan puntos experimentales. Λ : valor de y estimado para cada x
  37. 37. ( ): coordenadas del baricentro = ; = n número de datosCoeficiente de correlación lineal: R ( − )( − ) = ; ( − ) ( − ) R = 1 cuando los datos originales forman una perfecta línea recta. R > 0.9 se considera una buena correlaciónCoeficiente de determinación:Explica en términos de % que tan bien están correlacionadoslinealmente los datos o que porcentaje de datos se explican por laregresión lineal.Se demuestra que: Λ Λ ( − ) = − + − Λ : valor de estimado para cada ( ): coordenadas del baricentro
  38. 38. Λ − = Se define: −Cuando la suma del cuadrado de los valores reales y los estimadosΛ tiende a cero, R2 tiende a uno y la correlación lineal tiende a serperfecta.0 < R2 < 0,6 El modelo es pobre0,6 < R2 < 0,9 El modelo es bueno0,9 < R2 < 1,0 El modelo es muy buenoLos resultados fueron tratados con el programa estadístico Origin Pro7.0 (Scientific graphing and análisis software), el tratamiento estadísticoconsistió en hallar la ecuación, sus coeficientes y errores, coeficientes dedeterminación y la desviación estándar de la regresión lineal,exponencial, logarítmica y polinomial de los datos obtenidos.
  39. 39. 4.5.1. Método de Análisis Técnica de absorción Atómica La espectroscopia de Absorción Atómica (AA) es una técnica de análisis instrumental, capaz de detectar y determinar cuantitativamente la mayoría de los elementos comprendidos en el sistema periódico. Este método consiste en la medición de las especies atómicas por su absorción a una longitud de onda particular. La especie atómica se logra por atomización de la muestra, es una técnica muy versátil, ya que es capaz de analizar cualquier muestra que se encuentre en disolución o que mediante un método u otro sea factible de disolverse. Los elementos que más comúnmente son dosificados por AA con llama son Cu, Pb, Zn, Ca, Mg, Fe, etc, que requieren sensibilidades del método con el orden de décimas de ppm. Como fuente de radiación se emplea una lámpara de cátodo hueco que se emite en la misma longitud de onda que la usada para el análisis de absorción, lo que produce una gran sensibilidad y un buen comportamiento en la Ley de Beer. La espectroscopia de Absorción Atómica se basa en la absorción de luz por los átomos de un elemento a cuantificar en una muestra cuando se hace incidir en ella un haz de luz emitido por una lámpara con una rigurosa longitud de onda definida, la cual corresponde a la longitud de onda de emisión, característica del elemento particular escogido para el análisis. La extensión a la cual la luz es absorbida provee una estimación de la concentración del elemento de la muestra, la cual debe estar en solución. Por lo cual requiere un tratamiento previo, para que sea atomizada en una flama, la intensidad del rayo de luz emergente, después de la absorción por la muestra, esta es medida para determinar su absorción. Una lámpara diferente se requiere para cada longitud de onda característica de tal forma que el análisis de cada elemento necesita una medición por separado.
  40. 40. Análisis de Cobre (II)Cobre Total por Espectrofotometría e Absorción Atómica a la llama.La concentración de cada muestra diluida se determinó usando unalongitud de onda de 324,8 nm de máxima absorbancia para el metalcobre, en un rango lineal de 0,0 -5,0 ppm.Todas las soluciones, estándares, blancos y muestras que fueronaspiradas a la llama se diluyeron con agua desionizada.Preparación de la Curva de Calibración.Se aspira a la llama estándares de Cu de 0,00; 2,00; 4,00 y 5,00 ppm. Elequipo realiza la calibración automáticamente.Determinación del límite de detección (L.D.):Se calcula de la siguiente manera: L. D. = 3(D.S.)/mDonde: D.S.: Desviación estándar m : pendiente de la curva de calibraciónDeterminación del límite de cuantificación (L.C.):Se calcula de la siguiente manera: L. C. = 10(D.S.)/mCálculo de la concentración de la muestra:Se aplica la siguiente fórmula: Cu (ppm) = L.fDonde L: Lectura que reporta el equipo f : factor de diluciónVer anexo 3.
  41. 41. V.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL5.1. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS Material de Origen Biológico Se utilizó tres biomasas para las pruebas de biosorción, las cuales fueron: • Cáscaras de citrus sinensis (naranja). • Cáscaras de citrus limonium (limón). • Opuntia ficus (Palmetas de Nopal). Reactivos • Agua desionizada. • Ácido Clorhídrico 95-98%, J. T. Baker. • Cloruro de Calcio dihidratado. Merck (Grado Analítico). CaCl2.2H2O • Cloruro de Cobre dihidratado. Merck (Grado Analítico). CuCl2.2H2O • Hidróxido de Sodio, G. R >99% en pellets, J. T. Baker. • Solución Reguladora pH 4 (biftalato – rojo), J. T. Baker. • Solución Reguladora pH 7 (fosfato – amarillo), J. T. Baker. • Solución Reguladora pH 10 (borato-azul), J. T. Baker. Soluciones Se prepararon con agua desionizada: • HCl 1:1 • NaOH 0,2 M • CaCl2 0,2 M • Solución estándar de cobre, Cu (II) 4000ppm. • Solución de cobre, Cu (II), 20, 40, 60, 80, 100, 120ppm.
  42. 42. Material de Laboratorio• Baguetas de Vidrio.• Embudos de vidrio de vástago largo.• Fiolas de 50, 100, 200, 500, 1000 mL.• Frascos de polietileno con tapa rosca de 150 mL.• Lunas de reloj.• Cocinilla eléctrica.• Matraces de erlenmeyers de 125 mL.• Mortero de porcelana con pilón.• Papel aluminio.• Papel filtro Whatman N° 1.• Pastillas magnéticas.• Pipetas graduadas de 1 mL y 10 mL.• Pipetas volumétricas de 0.5, 1, 2, 5, 10, 20 mL.• Placas petri.• Probetas de vidrio graduadas de 10 mL y 100 mL.• Soporte de madera para embudos.• Tamices ASTM (180 – 500 µm).• Termómetro de mercurio de -10 a 110 °C.• Vasos de precipitado Pirex de 50, 10, 400, 500, 1000 y 2000 mL.
  43. 43. Equipos• Agitador magnético CAT Tipo: MG.1 540 W SN : 125592 1400 RPM• Agitador “Orbit Shaker” Modelo N° 3521 Serie N° 0388-0082 240 V Lab-Line Instruments. 0-4 x 100 RPM• Balanza Analítica Sartorius 200-10 mg.• Espectrofotómetro de Absorción Atómica Shimadzu 6800.• pH- meter Modelo 211 Hanna Instruments Electrodo mixto: Vidrio – Ag/AgCl.• Foco de 200 Watts.• Molino.
  44. 44. 5.2. PARTE EXPERIMENTAL5.2.1. Preparación de la Biomasa Las biomasas se cortaron en pequeños trozos y se lavaron varias veces con agua destilada a 400C para eliminar aceites esenciales y diferentes impurezas. Después se secaron en una estufa a una temperatura de 400C luego las biomasas fueron trituradas con un molino y después el polvo obtenido se tamizo con un tamiz de malla 180 - 250 m.5.2.2. Desmetoxilación de la Biomasa Se coloca 30 gramos de biomasa seca y tratada de malla 180 - 250 m, en 500 mL de una solución de NaOH 0,2M a una temperatura de 4°C, manteniendo una agitación constante por 2 horas. Luego se deja reposar y se filtra haciendo lavados sucesivos con agua destilada para eliminar el exceso de NaOH, después se seca en una estufa a una temperatura de 40 °C.5.2.3. Entrecruzamiento de la biomasa Se toman 20 gramos de la biomasa tratada seca de malla 180 - 250 m y se coloca en 500ml de una solución de CaCl2 0,2M; manteniendo la mezcla en agitación constante de 200 rpm, durante 24 horas a temperatura ambiente. Luego del tratamiento con CaCl2 0.2M se deja reposar y se lava varias veces con agua destilada para eliminar el exceso de cloruro de calcio. Después se filtra y se seca a una temperatura de 40 °C.
  45. 45. 5.2.4. Efecto del pH en la Bioadsorción de Cu (II) La determinación del pH óptimo para la bioadsorción de Cu (II) por la biomasa se procede de la siguiente manera; se toman 0,2 g de biomasa tratada seca de malla 180 – 250 m y se colocan en 6 erlenmeyers. A cada erlenmeyer se le agrega 100 mL de una solución de CuCl2.2H2O de concentración 100 ppm a diferentes pH (2,5, 3,20, 4,12, 4,96, 5,60 y 6,25). Las mezclas obtenidas se colocan en un agitador a 200 rpm durante 24 horas. Al término de la agitación se filtrarán las soluciones y se procede a determinar el contenido de Cu (II) por la técnica de Absorción atómica.5.2.5. Proceso de adsorción Para estudiar la bioadsorción de los iones Cu (II) por la biomasa tratada; se toman 0,2 g de biomasa tratada seca de malla 180 - 250 m y se colocan en 6 erlenmeyers. A cada erlenmeyer se le agrega 100 ml de una solución de CuCl2.2H2O a diferentes concentraciones 20, 40, 60, 80, 100 y 120 ppm ajustando el pH a 4,5 constante. Las mezclas que se obtienen se mantendrán a una agitación constante de 200rpm durante 24 horas. En este proceso es muy importante el tiempo de adsorción para que el sistema alcance el equilibrio, ya que la adsorción de iones a partir de soluciones es un proceso lento. Al término de la agitación se filtrarán las soluciones y se procede a determinar el contenido de Cu (II) por la técnica de Absorción atómica.
  46. 46. VI.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Efecto del pH en la Bioadsorción de Cu (II) Los resultados de la determinación del pH óptimo para la biosorción de Cu(II) correspondiente a la biomasas estudiadas se muestran en las tablas del N0 1 al 3. Tabla N0 1: Evaluación de la capacidad de biosorción de la biomasa tratada “Cáscaras de citrus sinensis ” pH Co(ppm) C1(ppm) C2(ppm) Ceq(ppm) q1 q2 qprom 2,50 99,650 61,958 61,342 61,650 18,846 19,154 19,000 3,20 99,650 46,825 44,287 45,556 26,413 27,682 27,048 4,12 99,650 1,723 1,529 1,626 48,964 49,061 49,013 4,96 99,650 11,545 11,155 11,350 44,053 44,248 44,151 5,60 99,650 7,835 7,065 7,450 45,908 46,293 46,100 6,25 99,650 16,120 15,712 15,916 41,765 41,969 41,867 Tabla N° 2: Evaluación de la capacidad de bisorción de la biomasa tratada “Cáscaras de citrus limonium” pH Co(ppm) C1(ppm) C2(ppm) Ceq(ppm) q1 q2 qprom 2,50 99,650 39,635 38,605 38,850 30,008 30,793 30,401 3,20 99,650 25,304 24,800 25,052 37,173 37,425 37,299 4,12 99,650 2,360 2,140 2,250 48,645 48,755 48,700 4,96 99,650 4,251 4,065 4,158 47,700 47,793 47,747 5,60 99,650 3,348 3,344 3,346 48,151 48,153 48,152 6,25 99,650 12,800 12,100 12,450 43,425 43,775 43,600
  47. 47. Tabla N° 3: Evaluación de la capacidad de biosorción de la Biomasa tratada de “opuntia ficus”pH Co(ppm) C1(ppm) C2(ppm) Ceq(ppm) q1 q2 qprom2,50 99,650 62,946 62,554 62,750 18,352 18,548 18,4503,20 99,650 39,870 38,822 39,346 29,890 30,414 30,1524,12 99,650 7,800 7,500 7,650 45,925 46,075 46,0004,96 99,650 9,395 8,905 9,150 45,128 45,373 45,2505,60 99,650 8,960 8,072 8,516 45,345 45,789 45,5676,25 99,650 12,065 11,834 11,950 43,793 43,908 43,850 Donde: Co : Concentración inicial de Cu (II), expresado en ppm. C1, C2: Concentraciónes de Cu (II) en el equilibrio expresado en ppm. Ceq : Concentración de Cu (II) promedio en equilibrio, expresado en ppm. q1,q2: Capacidades de adsorción de Cu (II) expresado en mg/g qprom : Capacidad de adsorción de Cu (II) promedio, expresado en mg/g
  48. 48. 60 50 40q(mg/g) 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 pH Fig. N° 1: Efecto del pH en la bioadsorción de Cu (II) por la biomasa tratada de “cáscaras de citrus sinensis” 60 50 40q(mg/g) 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 pH Fig. N° 2: Efecto del pH en la bioadsorción de Cu (II) por la biomasa tratada de “cáscara de citrus limonium ”
  49. 49. 50 45 40 35 30 q(mg/g) 25 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 pH Fig. N° 3: Efecto del pH en la bioadsorción de Cu (II) por la biomasa tratada de “opuntia ficus”De las figuras 1-3 se observa que en el proceso de biosorción de Cu (II) por lasbiomasa tratadas se deduce que a pH<2,5 la capacidad de unión del Cu (II) alos gránulos de la biomasa es baja. Esto se explica por que en la solución hayuna gran cantidad de iones de hidrónio H3O+, los cuales compiten con el Cu(II), además el ión Cu (II) en estas condiciones se encuentra fuertementehidratado, debido a la reacción de hidrólisis a bajos pH.A medida que aumenta el pH la cantidad de Cu (II) retenida por los gránulos dela biomasa se incrementa progresivamente hasta alcanzar el máximo a un pHentre 4 y 4,5; esto se debe a que entre dichos pH el ión Cu (II) se encuentralibre y además han disminuido la cantidad de iones H3O+. Por lo tanto el pHóptimo para llevar acabo el proceso de bioadsorción de Cu (II) se encuentra enel rango de 4,0 a 4,5.
  50. 50. Evaluación de la Capacidad de BioadsorciónLos resultados de las pruebas de equilibrio a diferentes concentraciones desolución de Cu (II) con cada biomasa tratada se observan en la tabla N° 4 al 6 yen las figuras N° 4 al 6 las isotermas de adsorción. Tabla N° 4: Evaluación de la capacidad de bioadsorción de Cu (II) por la biomasa tratada de “cáscara de citrus sinensis” Co C1 C2 Cprom q1 q2 qprom 19,200 4,012 3,994 4,003 7,594 7,603 7,599 36,100 13,724 13,284 13,504 11,188 11,408 11,298 51,700 23,159 22,233 22,696 17,271 17,734 17,503 85,100 38,550 38,452 38,501 23,275 23,324 23,300 92,600 43,215 42,181 42,698 24,693 25,210 24,952 112,100 59,836 59,164 59,500 26,132 26,468 26,300 Tabla N° 5: Evaluación de la capacidad de bioadsorción de Cu (II) la biomasa tratada de “cáscara de citrus limonium” Co C1 C2 Cprom q1 q2 qprom 19,200 1,304 1,086 1,195 8,948 9,057 9,003 36,100 2,015 1,993 2,004 17,043 17,054 17,049 51,700 6,960 5,430 6,195 25,370 26,135 25,753 85,100 15,810 15,390 15,600 34,645 34,855 34,750 92,600 18,854 18,752 18,803 36,873 36,924 36,899 112,100 29,697 29,095 29,96 41,402 41,503 41,353
  51. 51. Tabla N° 6: Evaluación de la capacidad de bioadsorción de Cu (II) la biomasa tratada de “opuntia ficus” Co C1 C2 Cprom q1 q2 qprom 19,200 3,575 3,425 3,500 7,813 7,899 7,850 36,100 9,654 9,305 9,502 13,223 13,375 13,299 51,700 18,500 17,708 18,104 19,600 19,996 19,798 85,100 30,354 29,650 30,002 27,373 27,725 27,549 92,600 34,075 33,925 34,000 29,263 29,338 29,301 112,100 49,324 49,268 49,296 31,388 31,416 31,402 30 25 20 q (mg/g) 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Ceq (ppm) Fig. N° 4: Isoterma de adsorción de Cu (II) por la biomasa tratada de “cáscara de citrus sinensis”
  52. 52. 45 40 35 30q(mg/g) 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Ceq(ppm) Fig. N° 5: Isoterma de adsorción de Cu (II) por la biomasa tratada de “cáscara de citrus limonium ” 35 30 25q(mg/g) 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 Ceq(ppm) Fig. N° 6: Isoterma de adsorción de Cu (II) por la biomasa tratada de “opuntia ficus”
  53. 53. El proceso de linearización del equilibrio se muestra en el anexo 2 el cual nospermite hallar las constantes para los modelos de Langmuir y Freundlich, loscuales se resumen en la tabla N° 7.Las figuras 4-6 muestra la isoterma de biosorción de Cu(II) por las biomasastratadas en función de la concentración en el equilibrio: q(mg/g) =ƒ(Ceq(mg/L) ).Las figuras 1,3 y 5 (anexo 1) muestran la forma lineal de la ecuación deLangmuir correspondiente a las isotermas de la figura 4-6 observándose quedicho modelo de adsorción describe en forma aceptable el proceso debiosorción de Cu(II) por cada biomasa tratada. Los valores de las constantesqmáx y b de la forma lineal del modelo de adsorción de Langmuir se muestranen la tabla 7. Siendo la máxima capacidad de biosorción de Cu(II) (Qmáx) de labiomasa tratada a partir de las cáscaras de citrus limonium 47,0436 mg/g y elvalor de b de 0,2104 L/mg, el cual nos indica que hay una gran afinidad delmetal por el biosorbente.En el anexo 2 del apéndice muestra la máxima capacidad de biosorción deCu(II) de diferentes biosorbentes incluyendo los resultados obtenidos en elpresente trabajo de investigación. Se observa que el valor de qmáx de lasbiomasas tratadas excede a gran parte de los valores reportados de variostipos de biomasas naturales, algunas biomasas químicamente tratadas yresiduos agrícolas.Las figuras 2, 4 y 6 (anexo 1) muestran la forma lineal de la ecuación deFreundlinch correspondiente a las isotermas de la figura 4-6. Observándoseque el modelo de adsorción Freundlinch también describe adecuadamente elproceso de biosorción de Cu(II) por la biomasa tratadas. Los valores lasconstantes K y n de la forma lineal del modelo de adsorción de Freundlinch semuestran en la tabla 7.El valor de K nos indica que hay una fuerte interacciónde Cu(II) con los centros activos del biosorbente.
  54. 54. Tabla N° 7: Resumen del estudio de equilibrio: Isoterma de Adsorción Biomasa Isoterma de Constantes R2 Tratada Adsorción Langmuir qm = 36,1011 b = 0,0458 0,9455Cáscaras de citrus sinensis Freundlich kf = 3,5925 n = 2,0050 0,9708 Langmuir qm = 47,0436 b = 0,2104 0,9986Cáscaras de citrus limonium Freundlich kf =10,3657 n = 2,2915 0,9377 Langmuir qm = 44,2567 b = 0,0515 0,9836 Opuntia ficus Freundlich kf = 3,9692 n = 1,8272 0,9847
  55. 55. VII.- CONCLUSIONES El estudio indica que las cáscaras de citrus sinensis (naranja), citrus limonium (limón) y opuntia ficus (palmeta de nopal), (en cuyas composiciones contienen pectina), tratadas por el método utilizado en este trabajo pueden ser usadas para la separación de iones de metales pesados. De acuerdo a los datos experimentales el pH óptimo para el proceso de bioadsorción de Cu (II) para estas biomasas se encuentra en el rango de 4 a 4.5. Para el tratamiento de los datos experimentales se ha utilizado el modelo de adsorción de Langmuir, las capacidades máximas de adsorción (qmáx) de las biomasas tratadas fueron: cáscara de citrus sinensis (naranja) 36.10 mg/g, citrus limonium (limón) 47.04 mg/g y opuntia ficus (palmeta de nopal) 44.2567 mg/g, observándose que la biomasa más eficiente son las cáscaras de citrus limonium (limón).
  56. 56. VIII.- RECOMENDACIONES Preparar la solución estándar de Cobre con gran exactitud. Preservar las soluciones de cobre (II) a analizar con HNO3 (1:1) y preferiblemente a 4°C. Repetir los experimentos por lo menos dos veces, para que los resultados sean más confiables. Se sugiere: Realizar un estudio comparativo del proceso de biosorción de Cu(II) por la pectina extraída de cada biomasa tratada. Realizar un estudio de selectividad de Cu (II) en una mezcla de iones utilizando como biosorbentes cada biomasa tratada. Realizar un estudio fisicoquímico de la cantidad y concentración óptimo de cloruro de calcio con la que se debe tratar a la biomasa para formar el pectinato de calcio respectivo. Estudiar en efecto de la fuerza iónica de la solución en el proceso de biosorción de Cu(II) por cada biomasa tratada en esta tesis.
  57. 57. IX. BIBLIOGRAFÍA(1) Tapia H.; Maldonado G.; “Bioremediación de metales tóxicos en efluentes mineros aplicando biosorción”. En: Revista del Instituto de Investigación de la Facultad de Geología. Minas, Metalurgia y Ciencias Geográficas. 2001, 4(07).(2) Mijangos F., Jodra Y.; “Viabilidad de los alginatos como intercambiadores de iones para el tratamiento de aguas residuales”. Afinidad LII. 1995, Septiembre-Octubre, 459(3) B. Volesky; International Biohydrometallurgy Symposium, “Biosorption for the next century”, El Escorial. 1999, Junio, 20-23.(4) Anuario Minero 2004 – Minen.(5) Wikipedia – Enciclopedia Libre. www.wikipedia.com(6) Lenntech – Enciclopedia Libre. www.lenntech.com/español/tabla-periódica/Cu.htm(7) Llanos R., Mercer J.; “The Molecular Basis of Cooper Homeostasis and Copper – Related Disorders”. DNA and Cell Biology. 2002, 21(4), 259- 270.(8) Pandit A., Bhave S.; “Cooper Metabolic defects and liver disease: Environmental aspects”. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 2002, 17, S403-S407.(9) Instituto Nacional e Estadística é Informática. www.inei.gob.pe(10) Centro de Información y Documentación Empresarial sobre Iberoamérica. www.cideiber.com
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  63. 63. X. APÉNDICE
  64. 64. Anexo 1 PROCESO DE LINEARIZACIÓNLos parámetros de equilibrio se muestran en las tablas N° 4 al 6 para cadabiomasa tratada y utilizada, dichas linearizaciones y ajuste del proceso sevisualizan en las figuras del N° 4 al 6. Tabla N° 1: Proceso de linearización para biomasa tratada de “cáscara de citrus sinensis”. Langmuir Freundlich Co qprom Ceq Ceq/q log Ceq log q 19,200 7,599 4,003 0,527 0,602 0,881 36,100 11,298 13,504 1,195 1,130 1,053 51,700 17,503 22,696 1,297 1,356 1,243 85,100 23,300 38,501 1,652 1,585 1,367 92,600 24,952 42,608 1,708 1,629 1,397 112,100 26,300 59,500 2,262 1,775 1,420
  65. 65. Tabla N° 2: Proceso de linearización , LANGMUIR Ecuación de la C/q = 0,0277C + 0,6053 Isoterma R2 0,9455 Pendiente (1/qmax) 0,0277 Intercepto (1/qmaxb) 0,6053 qmax 36,1011 b 0,0458 FREUNDLICH Ecuación de la log q = 0,4988 log Ceq + 0,5554 Isoterma R2 0,9708 Pendiente (1/n) 0,4988 Intercepto (log Kf) 0,5554 Kf 3,5925 n 2,0050 ,Tabla N° 3: Proceso de linearización para biomasa tratada de “cáscara de citrus limonim”. Langmuir Freundlich Co qprom Ceq Ceq/q log Ceq log q 19,200 9,003 1,195 0,133 0,077 0,954 36,100 17,049 2,004 0,118 0,302 1,232 51,700 25,753 6,195 0,241 0,792 1,411 85,100 34,750 15,600 0,449 1,193 1,541 92,600 36,899 18,803 0,510 1,274 1,567 112,100 41,353 29,396 0,711 1,468 1,617
  66. 66. Tabla N° 4: Proceso de linearización LANGMUIR Ecuación de la C/q = 0,0213C + 0,1010 Isoterma R2 0,9986 Pendiente (1/qmax) 0,0213 Intercepto (1/qmaxb) 0,1010 qmax 47,0436 b 0,2104 FREUNDLICH Ecuación de la log q = 0,4364 log Ceq + 1,0156 Isoterma R2 0,9377 Pendiente (1/n) 0,4364 Intercepto (log Kf) 1,0156 Kf 10,3657 n 2,2915Tabla N° 5: Proceso de linearización del equilibrio para biomasa tratada de “opuntia ficus” Langmuir Freundlich Co qprom Ceq Ceq /q log Ceq log q 19,200 7,850 3,500 0,4459 0,5441 0,8944 36,100 13,299 9,502 0,7145 0,9778 1,1238 57,700 19,798 18,104 0,9144 1,2578 1,2966 85,100 27,549 30,002 1,0890 1,4772 1,4074 92,600 29,301 34,000 1,1604 1,5315 1,4669 112,100 31,402 49,296 1,5698 1,6928 1,4970
  67. 67. Tabla N° 4: Proceso de linearización LANGMUIR Ecuación de la C/q = 0,0226C + 0,4385 Isoterma R2 0,9836 Pendiente (1/qmax) 0,0226 Intercepto (1/qmaxb) 0,4385 qmax 44,2567 b 0,0515 FREUNDLICH Ecuación de la log q = 0.5473 log Ceq+ 0.5987 Isoterma R2 0,9847 Pendiente (1/n) 0,5473 Intercepto (log Kf) 0,5987 Kf 3,9692 n 1,8272 2.5 2 Ceq/q(g/L) 1.5 1 0.5 0 0 20 40 60 80 Ceq(mg/L)Fig. N° 1. Forma lineal de la Isoterma de Langmuir por biomasa tratada de cáscara citrus sinensis.
  68. 68. 1.6 1.4 1.2 1 log(q) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 log(Ceq)Fig. N° 2. Forma lineal de la Isoterma de Freundlich a escala logarítmica por biomasa tratada de cáscara citrus sinensis 30 25 20 q (mg/g) 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Ceq (ppm)Fig. N° 3. Ajuste del proceso de biosorción de Cu (II) por biomasa tratada de cáscara citrus sinensis a la Isoterma de Langmuir.
  69. 69. 0.8 0.7 0.6 Ceq/q(g/L) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 10 20 30 40 Ceq(mg/L)Fig. N° 4. Forma lineal de la Isoterma de Langmuir por biomasa tratada de cáscara citrus limonium 2 1.5 log(q) 1 0.5 0 0 0.5 1 1.5 2 log(Ceq)Fig. N° 5. Forma lineal de la Isoterma de Freundlich a escala logarítmica por biomasa tratada de cáscara citrus limonium .
  70. 70. 45 40 35 30 q(mg/g) 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Ceq(ppm)Fig. N° 6. Ajuste del proceso de biosorción de Cu (II) por biomasa tratada de cáscara citrus limonium a la Isoterma de Langmuir. 1.8 1.6 1.4 1.2 Ceq/q(g/L) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 20 40 60 Ceq(mg/L) Fig. N° 7. Forma lineal de la Isoterma de Langmuir por biomasa tratada de opuntia ficus.
  71. 71. 1.8 1.6 1.4 1.2 log(q) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 log(Ceq)Fig. N° 8. Linearización de la Isoterma de Freundlich a escala logarítmica por biomasa tratada de opuntia ficus. 35 30 25 q(mg/g) 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 Ceq(ppm)Fig. N° 9. Ajuste del proceso de biosorción de Cu (II) por biomasa tratada de opuntia ficus a la Isoterma de Langmuir.
  72. 72. Anexo 2 Capacidad máxima de biosorción de Cu (II) reportado por algunos biosorbentes Tipo Clase de de qmáx (mg/g) Referencia Biomasa Biomasa Bacillus subtilis biosorbente 152 Sargassa Alga parda 140 Candida tropicalis levadura 80 fungal biosorbente 76 Bacillus licheniformis bacterias 32 Clasdosporium resinae hongo 18 Rhizopus arrhizus hongo 16 Saccharomyces cerevisiae levadura 17-40 (3) Pichia guilliermondii levadura 11 Scenedesmus obliquus alga de agua dulce 10 Penicillium chrysogenum hongo 9 Streptomyces noursei bacteria 5 Bacillus bacteria 5 Penicillium spinulosum hongo 0.4-2 Aspergillus niger hongo 1.7 Trichoderma viride hongo 1.2Cáscara citrus sinensis ( naranja) biosorbente 36 PresenteCáscara citrus limonium ( limón) biosorbente 47 Tesisopuntia ficus (palmeta de nopal) biosorbente 44
  73. 73. Anexo 3 Análisis de Cobre (II) en las muestras.La concentración de Cu (II) en las muestras se determinó por la Técnica deAbsorción Atómica.Condiciones Instrumentales para el análisis de Cu (II) por Absorción Atómica:Se usa corrección de fondo (background)Lámpara de cátodo hueco de cobreLongitud de onda = 324,8 nmCombustible = Acetileno (Presión = 0,35 x 106 Pa )Oxidante = Aire comprimido (Presión = 0,35 x 106 Pa)Slit = 0,50 nmMedida de señal = AbsorbanciaDesviación estándar = 0,000295Limite de Detección = 0,03 ppmLimite de Cuantificación = 0,1 ppm Fig. 1. Curva de Calibración del Cu (II)
  74. 74. Determinación de la concentración de las muestras:De la tabla 1 (anexo 1), se tiene Co = 19,200 ppm, el cuál fue determinado de lasiguiente manera:La muestra de Cobre (II) preparada fue de 20,000 ppm para obtener suconcentración exacta se midió por absorción atómica; la curva de calibraciónpreparada tiene un rango de 0 – 5,00 ppm, para lo cual se debe hacer unadilución y obtener la concentración requerida.La dilución de esta muestra se realizó, llevando 1 mL de dicha muestra a unafiola de 5 mL enrasada con agua desionizada, por lo tanto el factor de dilución(f) es 5.Lectura del equipo: A = 0,1087De la curva de calibración: A = 0,0282643Concnetración + 0,001357Se obtiene la concentración = 3,84 ppmY para el resultado final se aplica la siguiente fórmula: Cu (ppm) = L.f L: Lectura que reporta el equipo = 3,84ppm f : factor de dilución =5 Cu (ppm) = 3,84 ppm (5) Cu (ppm) = 19, 200 ppmDe igual modo para las demás muestras.

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